科普：常见的共识算法介绍

共识算法是通过形成集群并进行协商，在只允许有限的节点故障情况下以正确的性能运行，安全地实现分布式系统的一致性协议。共识算法是基于分布式系统的一个核心技术，它的重要性可以从维护网络的稳定运行，以及维护用户信任度角度出发来说明。本文将从历史背景、基本原理、工作流程、共识算法和应用等几方面简要介绍常见地共识算法。



1. 历史背景

共识算法最早源自现代分布式系统，现代分布式系统是由彼得·阿森塔少校于1982年提出的，用来表示共享和交互的分布式系统中的一个重要概念，以及解决计算机网络之间的一致性问题。在演化的历程中，分布式系统由传统的服务器客户端系统演化为更安全可靠的P2P网络结构，以便实现更好的负载均衡。而且，共识算法作为分布式系统中的一种重要元素，越来越受到重视。

2. 共识算法的基本原理

共识算法的基本原理是指网络中的节点之间形成一致的共识，即除了满足节点的可用性和可靠性要求外，还需要保证节点之间达成一致，使系统处于一致的状态。例如弗洛伊德的一致算法，其核心思想是节点对状态以及状态之间的转换过程达成一致，这样才能够保证分布式系统保持一致性，且即使在有延迟的情况下也能避免出现数据不一致的问题。

3. 工作流程

共识算法的工作流程分为三个步骤，即信息广播、投票和决策。首先，节点会通过信息广播将投票内容传播出去，获得网络中其他节点的有效投票。其次，根据投票内容，进行投票操作。最后，根据投票结果，形成网络中的大多数同意以及最终的共识，从而实现系统的一致性。

4. 常见的共识算法

(1) 拜占庭将军问题：拜占庭将军问题是一个古老的分布式系统的一致性问题，即在有延迟的情况下，提出一些建议，而网络中的每个节点都可以接收到相同的请求，并达成一致。

(2) 巴罗克共识算法：巴罗克共识算法是一个随机拜占庭算法，其特点是在有延迟的情况下迎接风险，并达到最高的一致性判定。

(3) 工作量证明：工作量证明是一种特殊的共识算法，主要是将安全性解决任务抽象为一个基于计算难度的计算证明问题，使参与者在计算机上进行“安全硬币挖矿”。

(4) 联盟共识算法：联盟共识算法是一种基于替代方案安全性模型的共识算法，也称为 dBFT（基于替代方案安全性）。在此种机制下，节点之间在投票之前会进行``预言家（delegatable byzantine fault tolerance）''过程，以验证节点